FSHW 不同发酵工艺的传统发酵酸性米汤(米酸)的特性研究

发布时间:2022-08-26 16:32:33 来源:hth华体会最新官方网站 作者:华体会登录平台

  酸汤,作为苗、侗民族千百年来独有的“酸食文化”结晶,深受人民喜欢,按发酵原料可分为红酸汤和白酸汤。其中,白酸汤(米酸)是用糯米、大米或面粉作为主要原料发酵而成的。米酸不仅富营养、低脂肪,具有调味、添色、增香、去腥膻、解油腻、开胃健脾、增进食欲等独特功能,且因发酵作用形成多种生理活性物质,有抗疲劳、防衰老、调节机体免疫、改善心血管疾病等功效。

  传统米酸是通过在发酵坛自发发酵制成,图1为传统米酸的发酵工艺。将第一次发酵产生的米酸加入到米汤中,在28-35 °C下发酵4-7 d即可获得二次发酵米酸,米酸产品为乳白色或淡黄色液体。米酸的主要原料是糯米,含有多种高分子有机物、矿物质、膳食纤维和黄酮类化合物。值得注意的是,米酸也是一种独特的调味品,通过乳酸菌和酵母菌的自发发酵而成。酵母菌是挥发性醇类和酸性化合物的主要生产者,乳酸菌产生的风味物质主要包括有机酸、醇类、酯类、醛类和酮类,如乙醇、醋酸、乙酸乙酯、2,3-丁二酮等。目前发酵食品的风味研究已成为一个热点研究领域,而米酸之所以被消费者喜爱的一个重要原因是其独特的风味。

  在米酸低温发酵过程中,微生物在 5-15 ℃ 下生长。高温发酵在火炉旁或灶台旁进行,因此微生物构成随加热温度(35-80 ℃)变化而变化。然而,前期报道对米酸的研究仅仅集中在加工工艺上。由于发酵原料、发酵方法和发酵条件的不同,不同类型的米酸在口感、香气和营养成分等方面存在差异。为了开发出高品质米酸,需进一步探索不同发酵工艺生产的米酸风味特征和理化特性。

  贵州大学刘娜博士、贵州大学秦礼康教授和爱尔兰农业部Teagasc国家食品研究中心缪松教授等在本研究中旨在通过电子舌、HPLC和SPME-GC-MS测定法测定中国传统发酵米酸的呈味物质和香气成分,并分析不同发酵工艺下米酸的品质差异。

  不同米酸样品中有机酸和总酸含量见图2。乳酸是米酸中含量最高的有机酸(占总酸的29.39%~73.33%),其中乳酸中以L-乳酸为主,其次是苹果酸、乙酸、柠檬酸和草酸,酒石酸的含量最低。M1样品中的6 种有机酸含量最高,而H3样品中的6 种有机酸含量最低,企业和个人发酵的米酸中有机酸含量不同。在企业生产的米酸样品L1、M1和M2中,有机酸组成和含量无显著差异(P 0.05)。但样品H3和D2中乳酸含量很低。这可能是由于乳酸菌和酵母菌在这两种样品独特的发酵条件下相互作用所致。推测发酵环境中微生物数量和种类对有机酸含量有重要影响。

  米酸中游离氨基酸分为五类(表1)。H4样品中香味和酸味氨基酸的总含量最高,占51.7%。样品H2和H3的甜味和咸味氨基酸含量最高(分别为80%和36.48%),样品H1苦味和甜味氨基酸含量最高。企业生产的低温米酸样品中甜味和香味氨基酸含量最高,而个人制作的高温米酸样品中苦味和甜味氨基酸含量最高。10 种不同的米酸样品中游离氨基酸的总含量为0.003 ~ 0.529 mg/g。共检测到16 种游离氨基酸存在于米酸中,但在所有样品中均未检测到谷氨酰胺(Gln)和天冬酰胺(Asn)。尽管游离氨基酸含量较低,但通过不同的发酵工艺,10 种米酸样品中各种氨基酸的含量仍存在显著差异( P 0.05)。

  表1不同低温米酸样品(H1、H2、H3、H4、L1、M1和M2)和高温米酸样品(D1、D2和D3)中游离氨基酸(酸味、甜味、苦味、苦味、咸味)的平均分布(%)

  在10 种米酸样品中检测到8类挥发性成分(图3)。这些化合物表现出不同的特征香气,并共同作用形成独特的米酸香气。米酸中较高贡献的挥发性风味成分有八种,包括乙酸、1-辛烯-3-醇、2-庚醇、乙酸乙酯、丙酸丙酯、己醛、壬醛和2,3-丁二酮。10 个样品中皆含有乙酸、乙醇、1-丙醇和乙酸乙酯,且先前已在发酵调味品中鉴定出这4 种成分。企业样品中存在11种常见香气化合物,同一企业样品M1和M2中存在34 种常见香气化合物,高温米酸样品中存在16种常见香气化合物,个人生产的低温米酸样品中存在8种常见香气化合物。不同发酵工艺生产的米酸样品中的香气成分显著差异(P 0.01)。低温米酸中香气化合物的数量高于高温米酸,且醇类、酯类和酮类是米酸中的关键香气成分。有趣的是,乙酸乙酯和挥发性乙酸具有较高的ROAV值,且相对含量也较高,它们共同促进米酸独特风味的形成。

  图3不同米酸样品(低温发酵米酸H1、H2、H3、H4、L1、M1和M2和高温发酵米酸D1、D2和D3)中的挥发性风味成分的组成

  通过电子舌检测到不同米酸样品的滋味物质信号强度不同(图4A)。企业生产的低温米酸样品(M1、M2和L1)具有最高的酸味信号强度。个人制作的高温米酸样品(H1、H2、H3和H4)的鲜味和苦味信号强度最高,其次是涩味。在10 种米酸样品中,甜味的信号强度无显著差异,且咸味的信号强度最弱。酸味的信号强度证实了三个企业米酸样品具有最高的酸度。主成分分析结果表明(图4B),这三个主成分可以更好地反映所有风味成分的特征。表明通过测定滋味物质可合理的区分不同发酵工艺制作的米酸。

  图4 不同米酸样品(低温发酵米酸H1、H2、H3、H4、L1、M1和M2和高温发酵米酸D1、D2和D3)中的(A)滋味雷达图和(B)主成分分析

  基于Pearson分析研究了米酸中关键成分间的相关性。酸味(乳酸)与总酸和感官评分显著正相关,酸味与pH值、还原糖、GABA、苦味和鲜味呈负相关(图5)。甜味与GABA、天冬氨酸、丙氨酸、组氨酸、香味、咸度呈正相关。苦味与缬氨酸、氨基酸态氮、回味、鲜味呈正相关。鲜味与pH值、还原糖、苦味呈正相关,但与总酸、感官评分、酸味呈负相关。咸味与氨基酸(谷氨酸、天冬氨酸、丙氨酸和组氨酸)、GABA呈正相关。GABA与香味和酸味氨基酸(谷氨酸和天冬氨酸)呈正相关。谷氨酸与氨基酸态氮呈正相关。乙酸乙酯与乙醇呈显著正相关(P < 0.01)。同时发现乳酸菌和酵母菌细胞活力与感官评分、乳酸、总酸呈正相关,而与缬氨酸呈负相关。

  图5 通过Pearson系数分析不同米酸样品(低温发酵米酸H1、H2、H3、H4、L1、M1和M2和高温发酵米酸D1、D2和D3)中主要风味及前体物、营养成分与感官评分之间的相关性

  本研究揭示了传统发酵米酸的味道、香气成分和营养成分。不同发酵方法生产的米酸具有独特的风味特征。特别是味觉物质可以用来区分不同发酵方法产生的米酸。酸味(乳酸)是米酸风味品质的重要评价指标。我们发现低温米酸比高温米酸含有大量的芳香化合物。乙酸乙酯对香精的贡献较大,与乙醇呈显著相关。GABA改善了米酸的营养特性,尤其是在低温发酵米酸中。此外,相关分析结果显示,乳酸菌和酵母菌与感官评分、乳酸和可滴定酸度呈正相关。这项研究可以帮助米酸生产商和研究人员更好地监控这种传统产品的质量,并制定标准的生产方案。本研究将极大地促进中国发酵米酸的工业化发展。

  刘娜,贵州大学与爱尔兰农业部Teagasc国家食品研究中心联合培养博士,已发表第一作者SCI文章8 篇,主要研究方向为食品微生物及发酵食品风味调控机理。

  秦礼康,贵州大学酿酒与食品工程学院副院长、教授、博士、博士生导师、学术学科带头人,兼任教育部食品科学与工程类专业教指委委员、省食安委委员、省法院知识产权审判咨询专家等。主要从事特色油料高品质制油及新产品延伸技术、优势杂粮杂豆主食化及高值化精深加工技术、特色发酵食品品质提升及新产品开发技术、营养健康全谷物主食化新产品加工及保质技术、食品安全控制及风险评估等科研工作。先后主持国家、省、市各类课题及企业横向项目30多项,经费1000多万元,发表学术论文50多篇(其中SCI收录20篇),授权国家发明专利8件。

  缪松,教授,现为爱尔兰农业与食品发展部 Teagasc 国家食品研究中心终身高级研究员、爱尔兰科克大学( University College Cork , UCC )博士生导师,长期从事食品材料及贮藏加工技术领域基础理论和应用研究,曾在爱尔兰国家生物技术中心从事博士后研究,在荷兰联合利华研发中心任全球研发经理及研发专员。缪松博士自任职 Teagasc 国家食品研究中心以来,长期与国内多所高校及科研院所、跨国企业保持密切合作关系,主要研究方向为:食品物性材料学,食品干燥与造粒,粉末技术,益生菌和活性分子包埋,食品结构及传递体系设计,食品加工与功能性 , 乳品技术以及功能食品配料等。

  为进一步促进动物源食品科学的发展,带动产业的技术创新,更好的保障人类身体健康和提高生活品质,北京食品科学研究院和中国食品杂志社在宁波和西宁成功召开前两届“动物源食品科学与人类健康国际研讨会”的基础上,将与郑州轻工业大学、河南农业大学、河南工业大学、河南科技学院、许昌学院于2022年5月7-8日在河南郑州共同举办“2022年动物源食品科学与人类健康国际研讨会”。欢迎相关专家、学者、企业家参加此次国际研讨会。

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